JP2000074830A - High-speed measuring method and measuring system for temperature, concentration and chemical species by use of semiconductor laser spectroscopy - Google Patents
High-speed measuring method and measuring system for temperature, concentration and chemical species by use of semiconductor laser spectroscopyInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ分
光法を用いた温度・濃度・化学種の高速計測方法および
計測システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and system for high-speed measurement of temperature, concentration and chemical species using semiconductor laser spectroscopy.
【0002】[0002]
【発明の背景】半導体レーザ分光法を用いると、複数化
学種の温度や濃度を同時かつ高時間分解能で時系列的計
測を行うことができ、レーザ自体が小型でロバスト性に
優れており、装置の取扱いや光ファイバによる光学的ア
クセスが容易であることから、各種の実用燃焼機器の計
測やリークセンサへの応用が期待されているところであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The use of semiconductor laser spectroscopy enables simultaneous measurement of the temperature and concentration of a plurality of chemical species with high time resolution in a time series, and the laser itself is small and has excellent robustness. Because of its easy handling and optical access through optical fibers, it is expected to be applied to measurement of various practical combustion devices and leak sensors.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来においては、主に主要燃焼生成物で
あるH2 Oの温度・濃度・流速などの計測に関する研究
が多くなされていたが、最近では、CH4 、NO、C
O、CO 2 などの計測への応用もなされている。特に、
近年、地球温暖化問題で注目されているCO2 に関して
は、広範囲の波長掃引が可能である1.5μm付近(一
般には、1.3〜1.5μmの範囲をいう)の外部キャ
ビティ半導体レーザによる濃度計測の報告がなされてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, the main combustion products are mainly
Some HTwoStudy on measurement of temperature, concentration, flow velocity, etc. of O
But recently, CHFour, NO, C
O, CO TwoIt is also applied to measurements such as. In particular,
In recent years, CO that has been attracting attention for global warmingTwoAbout
Is around 1.5 μm (one
Generally, it refers to the range of 1.3 to 1.5 μm).
There have been reports of concentration measurement using
You.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記波
長帯は吸収強度が弱いため、数10mという長い光路長
が必要であるといった課題があるとともに、外部キャビ
ティ半導体レーザは、波長掃引速度が制限されるため、
高時間分解能での計測ができず、また、振動に対して弱
く、装置が大掛かりになるといった課題がある。However, since the above-mentioned wavelength band has a low absorption intensity, there is a problem that a long optical path length of several tens of meters is required, and the wavelength sweep speed of the external cavity semiconductor laser is limited. For,
There is a problem that measurement with high time resolution cannot be performed, the device is weak against vibration, and the device becomes large.
【0005】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、コンパクトな装置構成によっ
て、燃焼場に存在する燃料や燃焼ガス(例えばCH4 、
CO、CO2 、H2 O、NO、NO2 など)の温度・濃
度・化学種を数10kHz以上の高時間分解能で時系列
計測できる半導体レーザ分光法を用いた温度・濃度・化
学種の高速計測方法および計測システムを提供すること
である。[0005] The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and an object of the present invention is to use a compact apparatus configuration so that fuel or combustion gas (for example, CH 4 ,
CO, CO 2, H 2 O , NO, chronological temperature, concentration, chemical species faster using a semiconductor laser spectroscopy can measure the temperature, concentration, chemical species with a high time resolution of several 10kHz of NO 2, etc.) It is to provide a measurement method and a measurement system.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、2μm付近のレーザ光をアイソレー
タと光ファイバとを介して被測定ガスに照射するととも
に、前記レーザ光の波長掃引を行うようにしている(請
求項1および請求項7)。In order to achieve the above object, according to the present invention, a laser beam having a wavelength of about 2 μm is radiated to a gas to be measured via an isolator and an optical fiber, and the wavelength of the laser beam is swept. (Claim 1 and claim 7).
【0007】従来よりも長い波長である2μm付近(一
般には、1.8〜2.2μmの範囲をいう)の半導体レ
ーザを用いることによって、吸収の強い吸収線で計測を
行うことができるとともに、必要光路長の短縮や、温度
・濃度・化学種の計測におけるS/Nを向上させること
ができる。そして、前記レーザ光の波長掃引に必要な外
部入力信号の波形として、直線、曲線、ステップを含む
波形、より具体的には、サイン波、ランプ波、三角波、
パルス波のいずれかまたはそれらのうちのいずれかを適
宜組み合わせたものを用いるようにしているので、高速
掃引を行うことができ、温度・濃度・化学種を高速で時
系列計測することができる。特に、前記波形としてサイ
ン波を用いた場合、半導体レーザやアンプなどの時間応
答性の周波数特性を向上させることができ、10MHz
での高速波長掃引が可能となり、これによって、10M
Hzの高速で温度・濃度・化学種の時系列計測を行うこ
とができる。[0007] By using a semiconductor laser having a wavelength longer than the conventional one, ie, around 2 μm (generally, in the range of 1.8 to 2.2 μm), measurement can be performed with an absorption line having strong absorption. The required optical path length can be shortened, and the S / N in measurement of temperature, concentration, and chemical species can be improved. Then, as the waveform of the external input signal necessary for the wavelength sweep of the laser light, a straight line, a curve, a waveform including steps, more specifically, a sine wave, a ramp wave, a triangular wave,
Since any one of the pulse waves or a combination of any of them is appropriately used, high-speed sweeping can be performed, and temperature, concentration, and chemical species can be measured in a time series at high speed. In particular, when a sine wave is used as the waveform, it is possible to improve the frequency characteristics of the time response of a semiconductor laser, an amplifier, etc.
Wavelength sweeping at 10 M
Time series measurement of temperature, concentration and chemical species can be performed at high speed of Hz.
【0008】そして、2つ以上の波長の異なるレーザ光
をシーケンシャルに発振(時分割発振)させるようにし
てもよく、そのようにした場合、分波器などの光学手段
が不要になり、装置構成を簡略化できるとともに、ロバ
スト性の向上を図ることができる。Then, two or more laser beams having different wavelengths may be sequentially oscillated (time-division oscillating). In such a case, optical means such as a duplexer becomes unnecessary, and the device configuration Can be simplified, and the robustness can be improved.
【0009】また、2つの波長の異なるレーザ光を、双
方向通信のように発振するようにしてもよく、そのよう
にした場合、分波器などの光学手段が不要になり、装置
構成を簡略化できるとともに、ロバスト性の向上を図る
ことができる。Further, two laser beams having different wavelengths may be oscillated as in bidirectional communication. In such a case, no optical means such as a duplexer is required, and the configuration of the apparatus is simplified. And robustness can be improved.
【0010】さらに、高温領域と低温領域においてそれ
ぞれ最適の波長を用いるようにしたり、信号処理におい
てベースライン補間を行うようにしてもよい。Further, an optimum wavelength may be used in each of a high-temperature region and a low-temperature region, or baseline interpolation may be performed in signal processing.
【0011】さらにまた、2つ以上の波長の異なるレー
ザ光を用いることによりセル窓などの汚れや振動などの
外乱を補償することもできる。Further, by using two or more laser beams having different wavelengths, it is possible to compensate for disturbance such as dirt or vibration of a cell window or the like.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を、図面を参照
しながら説明する。まず、半導体レーザ分光法による温
度・濃度・化学種の同時計測原理について説明すると、
図9に示すように、半導体レーザ81から波数vの入射
光がセル82内の気体に入射すると、前記入射光はガス
の吸収を受けて、受光素子83に受光されるが、その透
過光強度は、下記(1)式で表されるランバート−ベー
ルの法則に従う。 (I/IO )v =exp(−kv L) ……(1) ここで、IO は入射光強度、Iは透過光強度、Lは光路
長であり、kv は吸収係数である。そして、この吸収係
数kv は、下記(2)式で表され、さらに、これを振動
数vで積分した積分吸収係数は、下記(3)式で表され
る。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the principle of simultaneous measurement of temperature, concentration, and chemical species by semiconductor laser spectroscopy will be described.
As shown in FIG. 9, when incident light having a wave number v from a semiconductor laser 81 is incident on a gas in a cell 82, the incident light is absorbed by the gas and received by a light receiving element 83. Obeys Lambert-Beer's law expressed by the following equation (1). (I / I O ) v = exp (−k v L) (1) where I O is the incident light intensity, I is the transmitted light intensity, L is the optical path length, and k v is the absorption coefficient. . The absorption coefficient k v is expressed by the following equation (2), and the integral absorption coefficient obtained by integrating the above with the frequency v is expressed by the following equation (3).
【0013】 kv =S(T)Pabs φv ……(2)K v = S (T) P abs φ v (2)
【0014】 [0014]
【0015】ここで、S(T)〔cm-2atm-1〕は吸
収線遷移強度、Pabs 〔atm〕は光を吸収する気体の
分圧、φv 〔cm〕は線形関数である。Here, S (T) [cm -2 atm -1 ] is an absorption line transition intensity, P abs [atm] is a partial pressure of a light absorbing gas, and φ v [cm] is a linear function.
【0016】気体は、それぞれ固有の吸収波長帯を持っ
ており、その吸収波長帯には、例えば図10に示すよう
に、多くの吸収線が存在している。この図10は、CO
2 (2μm帯)の吸収線の分布を示すもので、同図
(A)は温度が296Kのもの、同図(B)は温度が7
50Kのものである。Each gas has a unique absorption wavelength band, and many absorption lines exist in the absorption wavelength band, for example, as shown in FIG. This FIG.
2 shows the distribution of absorption lines in the 2 (2 μm band). FIG. 3A shows the case where the temperature is 296 K, and FIG.
It is 50K.
【0017】そして、図11に示すように、前記吸収線
のうちの1本、例えば波長λ1 に対して半導体レーザの
発振波長を掃引することによって吸収を測定する。この
波形と参照光波形との比をとることによって、スペクト
ルプロファイルを測定する。また、温度計測は、前記ス
ペクトルプロファイルを異なる2つの吸収線λ1 ,λ 2
について計測し、それらの面積比A1 /A2 (またはピ
ーク高さの比P1 /P 2 )をとることにより求めること
ができる。Then, as shown in FIG.
One, for example, the wavelength λ1Semiconductor laser
The absorption is measured by sweeping the oscillation wavelength. this
By taking the ratio between the waveform and the reference light waveform,
Measure the profile. In addition, the temperature measurement
Two absorption lines λ with different spectral profiles1, Λ Two
And their area ratio A1/ ATwo(Or
Work height ratio P1/ P Two)
Can be.
【0018】なお、前記スペクトルプロファイルを得る
場合、参照光波形は必ずしも必要ではなく、半導体レー
ザの発振波長を掃引することによって吸収を測定したと
きに得られる測定光波形のみからでもベースライン補間
の手法を用いることにより、スペクトルプロファイルを
得ることができる。すなわち、測定光波形が、前記図1
1の左上に示すような場合、図中の符号Xで示す部分を
ベースライン補間の手法によって求め、これを他の吸収
のない部分(図中の符号Yで示す仮想線)と一直線状に
結び、これを参照光波形とするのである。When the above-mentioned spectral profile is obtained, the reference light waveform is not always necessary, and the baseline interpolation method can be used only from the measured light waveform obtained when the absorption is measured by sweeping the oscillation wavelength of the semiconductor laser. Is used, a spectrum profile can be obtained. That is, the measurement light waveform is the same as that of FIG.
In the case shown in the upper left of FIG. 1, a portion indicated by reference numeral X in the figure is obtained by a baseline interpolation method, and this is linearly connected to another non-absorbing portion (a virtual line indicated by reference numeral Y in the diagram). This is used as a reference light waveform.
【0019】そして、複数の吸収線のスペクトルプロフ
ァイルから一つの複合スペクトルプロファイルを形成し
ている気体の場合、その複合スペクトルプロファイルの
吸収度Aは、下記(4)式に示すように、スペクトルプ
ロファイルの下部の総面積で表される。 A=Σ(KL)=Pabs LS(T) ……(4)In the case of a gas that forms one composite spectral profile from the spectral profiles of a plurality of absorption lines, the absorbance A of the composite spectral profile is expressed by the following equation (4). It is represented by the total area at the bottom. A = Σ (KL) = P abs LS (T) (4)
【0020】そして、2つの複合スペクトルプロファイ
ルについて、吸収度を計測し、それらの比Rと、下記
(5)式から温度Tを求める。Then, the absorbance is measured for the two composite spectrum profiles, and the temperature T is determined from the ratio R of the two profiles and the following equation (5).
【0021】 ここで、h〔J・s〕はプランク定数、c〔cm/s〕
は光速、k〔J/K〕はボルツマン定数、E”〔c
m-1〕は準位のエネルギーである。[0021] Here, h [J · s] is Planck's constant, c [cm / s]
Is the speed of light, k [J / K] is the Boltzmann constant, and E "[c
m -1 ] is the energy of the level.
【0022】そして、全圧P〔atm〕と光路長L〔c
m〕が既知である場合、前記(5)式から求めた温度T
と前記(4)式とから測定気体のモル分率を求めること
ができる。つまり、個々の測定対象成分の濃度が求めら
れる。Then, the total pressure P [atm] and the optical path length L [c
m] is known, the temperature T obtained from the above equation (5)
The molar fraction of the measurement gas can be determined from the above equation (4). That is, the concentrations of the individual measurement target components are obtained.
【0023】[0023]
【実施例】図1は、この発明の半導体レーザ分光法を用
いた温度・濃度・化学種の高速計測方法および計測シス
テム(以下、単に計測システムという)を説明するため
の概念図であり、図2はその実際の計測システムの構成
を概略的に示す図である。以下においては、主として図
2を参照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a high-speed measuring method of temperature, concentration and chemical species using a semiconductor laser spectroscopy of the present invention and a measuring system (hereinafter simply referred to as a measuring system). 2 is a diagram schematically showing the configuration of the actual measurement system. Hereinafter, description will be made mainly with reference to FIG.
【0024】図1および図2において、1,2は発光部
としての半導体レーザで、互いに異なる波長λ1 (例え
ば1.996μm),λ2 (例えば2.050μm)の
レーザ光を発し、例えば分布帰還型(DFB)半導体レ
ーザよりなる。これらの半導体レーザ1,2は、ファン
クションジェネレータ3によってそれぞれ電流制御され
る。これらの半導体レーザ1,2は、その波長掃引に必
要な外部入力信号として、直線、曲線、ステップを含む
波形、具体例として、サイン波、ランプ波、三角波、パ
ルス波のいずれかまたはそれらのうちのいずれかを適宜
組み合わせたものを用いるようにしている。また、これ
らの半導体レーザ1,2は、図示してないが、それぞれ
2.0μm用のアイソレータを備えている。In FIGS. 1 and 2, reference numerals 1 and 2 denote semiconductor lasers as light-emitting portions, which emit laser beams having different wavelengths λ 1 (for example, 1.996 μm) and λ 2 (for example, 2.050 μm). It is composed of a feedback (DFB) semiconductor laser. These semiconductor lasers 1 and 2 are each current-controlled by a function generator 3. These semiconductor lasers 1 and 2 have a waveform including a straight line, a curve, and a step as an external input signal necessary for the wavelength sweep, and as a specific example, any one of a sine wave, a ramp wave, a triangular wave, and a pulse wave Are appropriately combined. Although not shown, these semiconductor lasers 1 and 2 each have an isolator for 2.0 μm.
【0025】4,5は前記半導体レーザ1,2に光ファ
イバ6,7を介して接続されるファイバカプラ、8は半
導体レーザ1,2がそれぞれ発するレーザ光を後述する
セル13に測定光として送出するためのファイバカプラ
で、9,10は光ファイバである。なお、光ファイバ
6,7には、参照光としてのレーザ光用の光ファイバ1
1,12がそれぞれ接続されている。Reference numerals 4 and 5 denote fiber couplers connected to the semiconductor lasers 1 and 2 via optical fibers 6 and 7, and reference numeral 8 denotes a laser beam emitted from each of the semiconductor lasers 1 and 2 to a cell 13 described later as measurement light. Fiber couplers 9 and 10 are optical fibers. The optical fibers 6 and 7 have optical fibers 1 for laser light as reference light.
1 and 12 are respectively connected.
【0026】13は前記ファイバカプラ8の後段に設け
られるセルである。このセル13の両端部は、2μm付
近のレーザ光を透過させるセル窓13a,13bで封止
されるとともに、ガス導入口13c、ガス導出口13d
を備え、ガス導入口13cには例えばCO2 と空気とを
適宜の割合で供給できるように開閉弁14,15を備え
たガス供給ライン16,17が接続され、ガス導出口1
3dには開閉弁18および真空ポンプ19を備えたガス
排出ライン20が接続されている。この実施例において
は、セル窓13a,13bの外部にミラー21,22を
設け、セル13に入射したレーザ光がセル13内を数回
通過した後、出射するように構成されている。Reference numeral 13 denotes a cell provided after the fiber coupler 8. Both ends of the cell 13 are sealed with cell windows 13a and 13b for transmitting a laser beam of about 2 μm, and a gas inlet 13c and a gas outlet 13d.
And gas supply lines 16 and 17 provided with on-off valves 14 and 15 so that, for example, CO 2 and air can be supplied at an appropriate ratio.
A gas discharge line 20 provided with an on-off valve 18 and a vacuum pump 19 is connected to 3d. In this embodiment, mirrors 21 and 22 are provided outside the cell windows 13a and 13b, and the laser light incident on the cell 13 is emitted after passing through the cell 13 several times.
【0027】そして、23,24はセル13の前段側お
よび後段側にそれぞれ設けられるコリメータで、後段側
のコリメータ24の後段には分波器25が設けられてい
る。この分波器25は、セル13を透過した二つの波長
のレーザ光(測定光)を波長λ1 ,λ2 のレーザ光に分
離するものである。Reference numerals 23 and 24 denote collimators provided before and after the cell 13, respectively, and a duplexer 25 is provided after the collimator 24 on the rear stage. The splitter 25 separates laser light (measurement light) having two wavelengths transmitted through the cell 13 into laser lights having wavelengths λ 1 and λ 2 .
【0028】26,27は測定光用のフォトダイオー
ド、28,29は参照光用のフォトダイオードで、これ
らのフォトダイオード26,27には分波器25によっ
て分離された波長λ1 ,λ2 のレーザ光(測定光)が入
射し、フォトダイオード28,29には光ファイバ1
1,12を経て波長λ1 ,λ2 のレーザ光(参照光)が
入射する。Reference numerals 26 and 27 denote photodiodes for measuring light, and reference numerals 28 and 29 denote photodiodes for reference light. These photodiodes 26 and 27 have wavelengths λ 1 and λ 2 separated by the demultiplexer 25. Laser light (measurement light) enters, and the optical fibers 1
Laser light (reference light) having wavelengths λ 1 and λ 2 is incident through 1 and 12.
【0029】30〜33は前記フォトダイオード26〜
29にそれぞれ対応して設けられるプリアンプで、これ
らのプリアンプ30〜33は、A/D変換器34を経て
図示していない信号処理装置(例えばコンピュータ)に
入力されるように構成されている。Reference numerals 30 to 33 denote the photodiodes 26 to
The preamplifiers 30 to 33 are configured to be input to a signal processing device (for example, a computer) (not shown) via an A / D converter 34.
【0030】上述のように構成された計測システムにお
いては、セル13にCO2 と空気とを適宜の割合で混合
したガスが被測定ガスとして供給される。この状態にお
いて、半導体レーザ1,2からそれぞれ発せられた二つ
の波長のレーザ光λ1 ,λ2が、混合した状態で被測定
ガスが充填されたセル13を測定光として透過する。こ
の測定光は、分波器25において元の波長λ1 ,λ2 の
レーザ光となり、フォトダイオード26,27に入射す
る。一方、前記半導体レーザ1,2からそれぞれ発せら
れた二つの波長のレーザ光λ1 ,λ2 は、そのまま光フ
ァイバ11,12を経て参照光としてフォトダイオード
28,29に入射する。In the measuring system configured as described above, a gas in which CO 2 and air are mixed at an appropriate ratio is supplied to the cell 13 as a gas to be measured. In this state, the laser beams λ 1 and λ 2 of the two wavelengths respectively emitted from the semiconductor lasers 1 and 2 pass through the cell 13 filled with the gas to be measured as measurement light in a mixed state. This measurement light becomes laser light of the original wavelengths λ 1 and λ 2 in the demultiplexer 25 and enters the photodiodes 26 and 27. On the other hand, the laser beams λ 1 and λ 2 of two wavelengths respectively emitted from the semiconductor lasers 1 and 2 are incident on the photodiodes 28 and 29 as reference light via the optical fibers 11 and 12 as they are.
【0031】そして、前記フォトダイオード26〜29
からは、前記入射する光に応じた信号を出力し、これら
の出力信号は、プリアンプ30〜33を経てA/D変換
器34に入り、その変換出力がコンピュータに入力さ
れ、信号処理される。セル13に供給された被測定ガス
の温度・濃度・化学種が求められる。The photodiodes 26 to 29
Then, signals corresponding to the incident light are output, and these output signals enter the A / D converter 34 via the preamplifiers 30 to 33, and the converted output is input to the computer and subjected to signal processing. The temperature, concentration, and chemical species of the gas to be measured supplied to the cell 13 are obtained.
【0032】上記実施例における計測システムにおいて
は、計測に用いるレーザ光を、従来よりも長い波長であ
る2μm付近の相異なる波長λ1 ,λ2 のレーザ光を用
いているので、吸収の強い吸収線で計測を行うことがで
き、必要光路長の短縮や、温度・濃度・化学種の測定に
おけるS/Nの向上が図れる。[0032] In the measurement system in the above embodiment, the laser light used for the measurement, different wavelengths lambda 1 of 2μm around a longer wavelength than conventional, because of the use of laser beam of lambda 2, strong absorption absorption Measurement can be performed with a line, and the required optical path length can be shortened, and the S / N in the measurement of temperature, concentration, and chemical species can be improved.
【0033】そして、半導体レーザ1,2から前記波長
λ1 ,λ2 のレーザ光を発するに際しては、波長掃引を
行わせるために、上述したように、直線、曲線、ステッ
プを含む波形、具体例として、サイン波、ランプ波、三
角波、パルス波のいずれかまたはそれらのうちのいずれ
かを適宜組み合わせたものを、外部入力信号として用い
ることができるが、特に、サイン波信号を掃引信号とし
て用いることにより、半導体レーザ1,2やアンプなど
の時間応答性の周波数特性を向上させることができ、1
0MHzでの高速波長掃引が可能となり、これによっ
て、10MHzの高速で温度・濃度・化学種の時系列計
測を行うことができる。When the semiconductor lasers 1 and 2 emit laser light having the wavelengths λ 1 and λ 2 , a waveform including straight lines, curves, and steps, as described above, in order to perform wavelength sweeping, specific examples Any one of a sine wave, a ramp wave, a triangular wave, and a pulse wave or a combination of any of them can be used as an external input signal. In particular, a sine wave signal is used as a sweep signal. As a result, the frequency characteristics of the time response of the semiconductor lasers 1 and 2 and the amplifier can be improved.
High-speed wavelength sweeping at 0 MHz becomes possible, thereby enabling time-series measurement of temperature, concentration, and chemical species at a high speed of 10 MHz.
【0034】また、前記計測に際しては、1本の吸収線
のスペクトルプロファイル全体を計測するのではなく、
前記図11に示したように、スペクトルのピークの高さ
だけを検出し、そこから温度・濃度を算出する。その
際、温度・濃度・圧力・流速が変動する場ではスペクト
ルのピークの位置がシフトするため、波長固定ではピー
クからずれてしまう可能性がある。そこで、図12に示
すように、ピーク付近の狭い範囲のみに対して波長掃引
を行い、確実にピークの高さを検出する。このようにす
ることにより、波長掃引範囲を狭くすることができ、サ
ンプル数が少なくてもこれを有効に使うことができるの
で、計測をより高速に行うことができる。In the above measurement, instead of measuring the entire spectrum profile of one absorption line,
As shown in FIG. 11, only the peak height of the spectrum is detected, and the temperature and concentration are calculated therefrom. At that time, the position of the peak of the spectrum shifts when the temperature, the concentration, the pressure, and the flow velocity fluctuate. Therefore, as shown in FIG. 12, the wavelength sweep is performed only in a narrow range near the peak, and the height of the peak is reliably detected. By doing so, the wavelength sweep range can be narrowed, and this can be used effectively even with a small number of samples, so that measurement can be performed at higher speed.
【0035】上述の実施例においては、計測に用いる2
つの波長λ1 ,λ2 のレーザ光を分波器25を用いて分
離していたが、図3に示すように、2波長λ1 ,λ2 の
レーザ光を交互に時分割発振させるようにしてもよい。
すなわち、同図(A)に示すように、一方の半導体レー
ザ1からのレーザ光の波長をλ1 とし、他方の半導体レ
ーザ2からのレーザ光の波長をλ2 とするとき、その発
振のタイミングは、同図(B)に示すように、λ1 ,λ
2 ,λ1 ,λ2 ,……というように交互になるようにす
る。このようにした場合、分波器25が不要になり、計
測システムの構成が簡略になり、計測システムのロバス
ト性が向上する。そして、この時分割光学系は、波長が
λ1 ,λ2 の2つだけのものに限られず、同図(C)に
示すように、複数であってもよい。その場合、発振のタ
イミングは、同図(D)に示すように、λ1 ,λ2 ,…
…,λn ,λ1 ,λ2 ,……,となるようにする。In the above-described embodiment, 2
Although the laser light of two wavelengths λ 1 and λ 2 is separated using the demultiplexer 25, as shown in FIG. 3, the laser light of two wavelengths λ 1 and λ 2 is alternately time-division oscillated. You may.
That is, when the wavelength of the laser light from one semiconductor laser 1 is λ 1 and the wavelength of the laser light from the other semiconductor laser 2 is λ 2 as shown in FIG. Are λ 1 and λ, as shown in FIG.
2 , λ 1 , λ 2 ,... In this case, the duplexer 25 becomes unnecessary, the configuration of the measurement system is simplified, and the robustness of the measurement system is improved. The time-division optical system is not limited to those having wavelengths of only λ 1 and λ 2 , and may be plural as shown in FIG. In this case, the oscillation timing is λ 1 , λ 2 ,.
.., Λ n , λ 1 , λ 2 ,.
【0036】また、上述の実施例においては、セル13
の一方の側に半導体レーザ1,2を設け、他方の側にフ
ォトダイオード26,27を設けるようにしていたが、
図4に示すように、セル13の一方の側に半導体レーザ
1を、他方の側に半導体レーザ2をそれぞれ設け、半導
体レーザ1に対応するフォトダイード26を半導体レー
ザ2側に、半導体レーザ2に対応するフォトダイード2
7を半導体レーザ1側にそれぞれ設け、あたかも双方向
通信のように構成してもよい。このようにした場合、分
波器25が不要になり、計測システムの構成が簡略にな
り、計測システムのロバスト性が向上する。In the above embodiment, the cell 13
Semiconductor lasers 1 and 2 are provided on one side and photodiodes 26 and 27 are provided on the other side.
As shown in FIG. 4, the semiconductor laser 1 is provided on one side of the cell 13 and the semiconductor laser 2 is provided on the other side, and a photodiode 26 corresponding to the semiconductor laser 1 is provided on the semiconductor laser 2 side and a semiconductor diode 2 corresponding to the semiconductor laser 2 is provided. Photo Died 2
7 may be provided on the semiconductor laser 1 side, respectively, and may be configured as if bidirectional communication. In this case, the duplexer 25 becomes unnecessary, the configuration of the measurement system is simplified, and the robustness of the measurement system is improved.
【0037】ところで、計測に用いる吸収線の吸収度
は、それぞれ異なる温度依存特性を持っている。2本の
吸収線の吸収度の比Rをとると、その組み合わせによ
り、図5に示すような2種類に大別される。すなわち、
この図において、符号Aで示すものは全温度計測用であ
り、符号Bで示すものは高温計測用である。そして、図
6は、前記曲線A,Bの温度に対する吸収度比Rの変化
率を示している。この値が大きいほど、精密な温度計測
が可能になる。図6において符号Aで示す曲線は、この
値がゼロになることがないので、広い温度範囲での計測
が可能である。また、符号Bで示す曲線は、700K付
近でゼロになっており、この温度付近の計測には不向き
であるが、900Kを超えると、前記曲線Aよりも値が
大きくなるので、高温領域の計測は曲線Bの方が適して
いると言える。したがって、測定対象の温度により、使
用する吸収線の選定を行うことが望ましい。Incidentally, the absorbances of the absorption lines used for measurement have different temperature-dependent characteristics. Taking the ratio R of the absorbances of the two absorption lines, the combination is roughly classified into two types as shown in FIG. That is,
In this figure, the reference numeral A is for total temperature measurement, and the reference numeral B is for high temperature measurement. FIG. 6 shows the rate of change of the absorbance ratio R with respect to the temperature of the curves A and B. The larger this value is, the more accurate the temperature measurement becomes. In the curve indicated by the symbol A in FIG. 6, this value does not become zero, so that measurement over a wide temperature range is possible. Further, the curve indicated by the symbol B is zero near 700 K, which is not suitable for measurement near this temperature. However, when the temperature exceeds 900 K, the value becomes larger than that of the curve A. It can be said that the curve B is more suitable. Therefore, it is desirable to select an absorption line to be used depending on the temperature of the measurement object.
【0038】この発明の計測システムは、上記実施例に
例示したように、測定対象である化学種が単一の場合の
みならず、化学種が2以上の複数の場合であっても、そ
れらの温度や濃度を個別に計測することができる。図7
は、例えばCO2 とH2 Oとの温度および濃度を測定す
る構成の一例を示すもので、この図において、41,4
2は、CO2 測定用半導体レーザで、2μm付近で互い
に異なる波長のレーザ光を出力する。また、43,44
はH2 O測定用半導体レーザで、2μm付近で互いに異
なり、かつ、前記CO2 測定用半導体レーザが出力する
レーザ光の波長と異なる波長のレーザ光を出力する。こ
こで用いるレーザ光の波長は、波長付近の吸収線が同一
気体および他の気体の吸収線から比較的孤立したものが
好ましい。例えば、CO2 の吸収線は、1996.5n
m、2050.0nm、2053.8nm、2066.
5nmであり、H2 Oの吸収線は、1899.6nm、
1847.1nm、1817.0nm、1821.6n
m、1808.6nmである。したがって、測定対象の
化学種が、CO2 とH2 Oである場合、レーザ光とし
て、上記吸収線のうちから被測定場の温度によっておよ
び温度測定感度が高くなるような組み合わせとなるよう
に選択するのが好ましい。As exemplified in the above embodiment, the measurement system of the present invention is applicable not only to the case where the number of chemical species to be measured is single, but also to the case where there are a plurality of chemical species of two or more. Temperature and concentration can be measured individually. FIG.
Shows an example of a configuration for measuring the temperature and concentration of, for example, CO 2 and H 2 O. In FIG.
Reference numeral 2 denotes a CO 2 measuring semiconductor laser which outputs laser beams having different wavelengths around 2 μm. 43, 44
Is a semiconductor laser for measuring H 2 O, which outputs a laser beam having a wavelength different from that near 2 μm and different from the wavelength of the laser beam output from the semiconductor laser for measuring CO 2 . The wavelength of the laser beam used here is preferably such that the absorption line near the wavelength is relatively isolated from the absorption lines of the same gas and another gas. For example, the absorption line for CO 2 is
m, 2050.0 nm, 2053.8 nm, 2066.
5 nm, and the H 2 O absorption line was 1899.6 nm;
1847.1 nm, 1817.0 nm, 1821.6n
m, 1808.6 nm. Therefore, when the chemical species to be measured is CO 2 and H 2 O, laser light is selected from the above-mentioned absorption lines so as to be a combination that increases the temperature measurement sensitivity depending on the temperature of the field to be measured. Is preferred.
【0039】そして、図7において、45〜48はファ
イバカプラ、49〜56は分波器25の後段に設けられ
るフォトダイオードで、フォトダイオード49〜52が
測定光用、フォトダイオード53〜56が参照光用であ
る。この実施例における光路は、上述の実施例と同様
に、光ファイバを用いて構成されることはいうまでもな
い。In FIG. 7, reference numerals 45 to 48 denote fiber couplers, reference numerals 49 to 56 denote photodiodes provided downstream of the duplexer 25, photodiodes 49 to 52 for measuring light, and photodiodes 53 to 56 for reference. For light. It goes without saying that the optical path in this embodiment is configured using an optical fiber, as in the above-described embodiment.
【0040】また、この発明の計測システムにおいて
は、二つ以上の波長の異なるレーザ光を用いることによ
り、セル窓などの汚れや振動などの外乱を補償すること
もできる。すなわち、図8に示すように、二つの波長λ
1 ,λ2 を用いて測定を行う場合、これらの波長λ1 ,
λ2 とは異なる第3の波長λa のレーザ光を用い、これ
をセル13に照射し、セル13透過後のレーザ光をフォ
トダイオード57によって受光するように構成し、計測
初期のフォトダイオード57の出力電圧値Va0と計測時
のフォトダイオード57の出力電圧値Va1との比Va0/
Va1を求め、これに基づいてセル窓の汚れの度合いをモ
ニタリングすることができる。Further, in the measurement system of the present invention, disturbances such as dirt and vibration of cell windows and the like can be compensated for by using laser beams having two or more different wavelengths. That is, as shown in FIG.
1 and λ 2 , when measuring at these wavelengths λ 1 ,
using laser beams of different third wavelength lambda a and lambda 2, which is irradiated to the cell 13 constitute a laser beam after the cell 13 transmitted to received by the photodiode 57, measuring the initial photodiode 57 Of the output voltage value Va0 of the photodiode 57 and the output voltage value Va1 of the photodiode 57 at the time of measurement, Va0 /
V a1 is obtained, and based on this, the degree of contamination of the cell window can be monitored.
【0041】さらに、この発明の計測システムにおいて
は、ドップラーシフト効果を利用することもでき、この
ようにした場合、セル13中のガスの移動速度を測定す
ることができる。また、吸収量のブローディング効果に
より圧力を測定することもできる。Further, in the measuring system of the present invention, the Doppler shift effect can be used. In such a case, the moving speed of the gas in the cell 13 can be measured. Also, the pressure can be measured by the absorption effect of the absorption amount.
【0042】次に、この発明の計測システムの応用分野
について説明する。Next, application fields of the measurement system of the present invention will be described.
【0043】(自動車エンジンへの応用)図13は、エ
ンジン計測への各種応用法を概略的に示すもので、この
図において、61はエンジン筒、62は排気管、63は
排気管62に設けられた触媒装置、64はEGR流路で
ある。そして、これらの各部61〜64に、発光側プロ
ーブとしてのコリメータ23および受光側プローブとし
てのコリメータ24を設けることにより、上記計測を連
続的にリアルタイムで行うことができる。(Application to Automotive Engine) FIG. 13 schematically shows various application methods to engine measurement. In this figure, reference numeral 61 denotes an engine cylinder, 62 denotes an exhaust pipe, and 63 denotes an exhaust pipe. The designated catalyst device 64 is an EGR flow path. By providing a collimator 23 as a light-emitting side probe and a collimator 24 as a light-receiving side probe in each of these units 61 to 64, the measurement can be continuously performed in real time.
【0044】・エンジン気筒内の温度・濃度の計測図1
4に示すように、サファイア製のエンジン筒61に、プ
ローブとしてコリメータ23,24を互いに対向して設
けることにより、エンジン筒61内におけるガスの温
度、化学種およびその濃度の計測が可能になる。Measurement of temperature and concentration in engine cylinder Fig. 1
As shown in FIG. 4, by providing the sapphire engine cylinder 61 with the collimators 23 and 24 facing each other as probes, it becomes possible to measure the temperature, chemical species and concentration of gas in the engine cylinder 61.
【0045】・排気管におけるNOX ・CO2 の温度・
濃度の時系列計測 図15に示すように、排気管62にプローブとしてコリ
メータ23,24を設けるとともに、ミラー21,22
を設けることにより、排気ガス中に含まれるH 2 O、C
O2 、NOなど各種燃焼生成ガスの温度・濃度の計測が
可能である。kHz以上の高時間分解能、時系列計測が
可能であるため、排気ガス濃度の時間変動をクランク角
と対応させてクランク角1度に相当する分解能で測定が
可能である。NO in exhaust pipeX・ COTwoTemperature
Time Series Measurement of Concentration As shown in FIG.
Meters 23 and 24 are provided, and mirrors 21 and 22 are provided.
, The H contained in the exhaust gas TwoO, C
OTwoMeasurement of temperature and concentration of various combustion products such as NO and NO
It is possible. High time resolution over kHz and time series measurement
Time variation of exhaust gas concentration
Measurement with a resolution equivalent to 1 degree crank angle
It is possible.
【0046】・触媒装置における触媒の温度上昇のモニ
タリング エンジン始動直後で触媒温度が低い状態では、触媒のN
OX 抑制効果は小さいが、前記図13に示すように、触
媒装置63に前記コリメータ23,24を互いに対向し
て設けた場合、エンジン始動後の触媒温度の上昇とNO
X 排出量との関係を同時に計測することが可能であり、
触媒の効果の時間的経過をリアルタイムでモニタリング
することができる。また、どの位置に触媒装置63を設
けるのが効果的であるかといったデータも取得すること
ができる。さらには、コールドスタート時に生成される
ホルムアルデヒドとの相関についても調べることができ
る。Monitoring of temperature rise of the catalyst in the catalyst device When the temperature of the catalyst is low immediately after starting the engine, the N
O Although X suppressing effect is small, the as shown in Figure 13, when the collimator 23 to the catalytic converter 63 is provided to face each other, increase the NO catalyst temperature after engine start
It is possible to simultaneously measure the relationship with X emissions,
The time course of the effect of the catalyst can be monitored in real time. Further, it is also possible to acquire data indicating at which position it is effective to provide the catalyst device 63. Furthermore, the correlation with formaldehyde generated at the time of cold start can be examined.
【0047】・EGRにおける各気筒への分配ガスの温
度計測 図16に示すように、EGRにおいて、複数の気筒61
が互いに並列的に設けられている場合、各気筒61への
流路65にコリメータ23,24を設けて排気ガスの濃
度を測定することにより、再循環ガスの分配比を計測し
たる制御することができ、各気筒61における燃焼状態
の均一化、最適化を図ることができる。Measurement of Temperature of Distribution Gas to Each Cylinder in EGR As shown in FIG.
Are provided in parallel with each other, the collimators 23 and 24 are provided in the flow path 65 to each cylinder 61 to measure the concentration of the exhaust gas, thereby controlling the distribution ratio of the recirculated gas. Therefore, the combustion state in each cylinder 61 can be made uniform and optimized.
【0048】・EGRガスによるインテークの空気温度
の上昇のモニタリング EGRにおいては、EGRガスによってインテークの気
体温度が上昇することにより出力の低下が起こるが、イ
ンテーク部分での空気温度をリアルタイムで計測するこ
とにより、インテークの空気温度と圧力との関係を調べ
ることができ、EGRとエンジン性能について統一的な
評価を行うことができる。Monitoring of rise in the air temperature of the intake due to EGR gas In the EGR, the output decreases due to the rise in the gas temperature of the intake due to the EGR gas. Thereby, the relationship between the air temperature and the pressure of the intake can be checked, and the EGR and the engine performance can be uniformly evaluated.
【0049】・インテーククーラの性能評価 インテークの空気中の酸素の温度を計測することによ
り、インテーククーラの性能評価を行うことができる。Evaluation of performance of intake cooler By measuring the temperature of oxygen in the air of the intake, performance of the intake cooler can be evaluated.
【0050】・ターボの特性評価 また、上述のように、排気ガスの温度を計測することが
できるので、従来のエンジンの回転数、ブート圧などに
頼っていたターボの性能評価が可能となり、それにより
最適設計を行うことができる。Evaluation of turbo characteristics In addition, as described above, since the temperature of exhaust gas can be measured, it is possible to evaluate the performance of a turbo that relies on the conventional engine speed, boot pressure, and the like. Optimum design can be performed.
【0051】・各気筒温度・濃度集合間における温度・
濃度の変動の計測 そして、エンジンの各気筒ごとで気体の温度・濃度の変
動を測定し、それらのばらつきを計測することもでき
る。また、排気管の各ポイントで計測することによっ
て、高温ガスの移動速度を計測することができる。これ
により、排気管から気筒への気体の逆流があるか否かを
調べることができ、各気筒および集合管を最適に設計す
ることができる。Temperature of each cylinder temperature / concentration set
Measurement of Concentration Fluctuation Then, it is also possible to measure the fluctuation of the gas temperature and concentration for each cylinder of the engine, and to measure the fluctuation thereof. Further, by measuring at each point of the exhaust pipe, the moving speed of the high-temperature gas can be measured. Thereby, it is possible to check whether or not there is a backflow of gas from the exhaust pipe to the cylinder, and it is possible to optimally design each cylinder and the collecting pipe.
【0052】・スパークプラグ近傍での温度・濃度の計
測 さらに、スパークプラグ挿入型のファイバセンサを用い
てスパークプラグ近傍での局所の温度・濃度を計測する
こともできる。これにより、着火前の混合ガスの温度・
濃度と火炎伝播の関係を調べることもできる。Measurement of Temperature and Concentration near Spark Plug Further, a local temperature and concentration near the spark plug can be measured using a fiber sensor of a spark plug insertion type. As a result, the temperature of the mixed gas before ignition
The relationship between concentration and flame propagation can also be investigated.
【0053】・NOX 生成のメカニズムへのアプローチ ところで、エンジンの燃焼においては、NOX が発生す
るが、この生成は、燃焼ガスの温度による影響が大き
い。そして、エンジンにおける燃焼ガスの流れは振動流
であるため、単純ではない可能性がある。そこで、CO
2 の温度の時間的変動を計測し、それと同時にNOX の
生成量も計測することによって、燃焼ガスのバルクの振
動流とNOX の生成との関係を調べることができる。Approach to the Mechanism of NO X Generation By the way, NO X is generated in the combustion of the engine, and this generation is greatly affected by the temperature of the combustion gas. And since the flow of the combustion gas in the engine is an oscillating flow, it may not be simple. So, CO
The temporal variation in the second temperature is measured and at the same can be simultaneously by the amount of the NO X also measured, examined the relationship between the generation of the bulk of the oscillating flow and NO X in the combustion gases.
【0054】上述のように、この発明の計測システム
は、エンジンの研究や設計を行うのに非常に好適である
が、さらに、次のような分野にも適用できる。As described above, the measurement system of the present invention is very suitable for researching and designing an engine, but can also be applied to the following fields.
【0055】(超高速燃焼場への応用) ・燃料と空気の混合状態のモニタリング RAM、SCRAMジェットエンジンの燃焼器内では、
温度の変化が化学反応特性時間を大きく左右するため、
燃料と空気の混合が大きな問題となる。そこで、濃度の
変化を高時間分解能で時系列で計測することにより、そ
の変動のスケールの算出が可能になり、前記混合の状態
を把握することができる。(Application to ultra-high-speed combustion field) Monitoring of mixed state of fuel and air In the combustor of a RAM or SCRAM jet engine,
Since the change in temperature greatly affects the chemical reaction characteristic time,
Mixing fuel and air is a major problem. Therefore, by measuring the change in concentration in a time series with high time resolution, it is possible to calculate the scale of the change, and it is possible to grasp the state of the mixing.
【0056】・Mass Flux、Heat Flu
x、スラストの計測 2波長を用いて2色法から燃焼ガスの温度計測を行い、
Mass Flux、Heat Flux、スラストを
計測することができる。これにより、従来、時間平均で
しか計測できなかったが、失速時、あるいは回転数が急
激に変化したときなどのようなトランジットな状態での
燃焼効率の時間変動を計測することができる。・ Mass Flux, Heat Flu
x, thrust measurement The temperature of the combustion gas is measured by the two-color method using two wavelengths.
Mass Flux, Heat Flux, and Thrust can be measured. As a result, conventionally, it was possible to measure only the time average, but it is possible to measure the time variation of the combustion efficiency in a transit state such as at the time of a stall or a sudden change in the number of revolutions.
【0057】(乱流燃焼場への応用) ・各種パラメータの変動スケールの計測 乱流燃焼は、乱流による変動と化学反応とが組み合わさ
った非常に複雑な現象である。そこで、圧力、濃度、速
度の乱れ成分の時間的変動から変動のスケールを求め、
各々の関係を見積もることが可能であり、このデータを
実機で起こる複雑反応流の解析に利用することができ
る。(Application to Turbulent Combustion Field) Measurement of Variation Scale of Various Parameters Turbulent combustion is a very complicated phenomenon in which fluctuation due to turbulence and chemical reaction are combined. Therefore, the scale of fluctuation is obtained from the temporal fluctuation of the turbulence component of pressure, concentration, and velocity.
Each relationship can be estimated, and this data can be used for analyzing a complex reaction flow occurring in an actual machine.
【0058】(乱流場への応用) ・ガスシーディングによる混合状態の計測 乱流場の際は、燃料と酸化剤である空気との混合が問題
である。ここで、燃料と空気の2流体により形成された
剪断層において、1流体にCO2 やNOをシードし、そ
の濃度を時系列計測することにより、前記剪断層におけ
る混合スケールを求めることができる。シーディングす
るものが粒子ではなく気体であるので、粒子の追従性の
問題はかなり回避できる。このような高速流や高圧場で
の基礎データは、実機のシミュレーションを行う上で必
要である。(Application to Turbulent Field) Measurement of Mixing State by Gas Seeding In a turbulent field, mixing of fuel and air as an oxidant is a problem. Here, in a shear layer formed by two fluids of fuel and air, one fluid is seeded with CO 2 or NO, and the concentration thereof is measured in a time series, whereby a mixed scale in the shear layer can be obtained. Since what is seeded is a gas rather than a particle, the problem of particle tracking can be avoided considerably. Such basic data in a high-speed flow or a high-pressure field is necessary for performing a simulation of an actual machine.
【0059】(ガスタービンへの応用) ・不安定燃焼のコントロール 燃料がリーンであると燃焼が不安定となり、圧力変動が
生ずる。従来は、この圧力変動を燃焼室壁面で圧力ピッ
クアップを用いて計測していたが、この圧力変動に影響
を与えていると考えられる燃焼室内のCH4 の温度・濃
度のむら、時間変動をするモニタリングにより、より安
定な燃焼を行わせることできる。(Application to Gas Turbine) Control of Unstable Combustion If the fuel is lean, combustion becomes unstable and pressure fluctuations occur. Conventionally, has been measured using a pressure pick up the pressure fluctuations in the combustion chamber wall surface, unevenness of temperature and concentration of CH 4 in the combustion chamber is believed to have an effect on the pressure fluctuation, the time variation monitoring Thereby, more stable combustion can be performed.
【0060】・高圧条件下での温度・濃度のモニタリン
グ 負荷が変動したときのCO2 の生成についての把握、高
圧条件下での温度・濃度のモニタリングが可能である。
また、従来、排気ガスの計測は出口部分での計測は主流
であったが、燃焼器内部での温度・濃度の変動を測定す
ることができる。Monitoring of temperature and concentration under high pressure conditions It is possible to grasp the generation of CO 2 when the load fluctuates and to monitor the temperature and concentration under high pressure conditions.
Conventionally, exhaust gas measurement is mainly performed at the outlet, but it is possible to measure fluctuations in temperature and concentration inside the combustor.
【0061】(火炉・ボイラーへの応用) ・燃焼負荷のリアルタイムのコントロール CH4 、NO、CO2 のリアルタイムのモニタリングを
可能とし、燃焼負荷のリアルタイムのコントロールが可
能となる。NO、CO、CO2 の生成状況をモニタリン
グすることにより、燃焼の不安定因子の抽出と、安定コ
ントロールへのフィードバックシステムを構築する。(Application to Furnace / Boiler) Real-time Control of Combustion Load Real-time monitoring of CH 4 , NO and CO 2 is possible, and real-time control of combustion load is possible. By monitoring the production status of NO, CO and CO 2 , an unstable combustion factor is extracted and a feedback system for stability control is constructed.
【0062】(ごみ燃焼炉への応用) ・ダイオキシンの抑制と燃焼のコントロール COおよびCO2 の生成量とダイオキシンの生成量とに
相関があると言われているが、これらの濃度をリアルタ
イムでモニタリングしコントロールすることによって、
燃焼負荷変動により生ずるダイオキシンを低減すること
が可能である。また、CH4 、NO、CO2 の生成量を
コントロールすることにより、リバーニング減少のリア
ルタイムコントロールが可能となる。(Application to Garbage Combustion Furnace) Dioxin Suppression and Combustion Control It is said that there is a correlation between the amount of CO and CO 2 produced and the amount of dioxin produced, but their concentrations are monitored in real time. By controlling
It is possible to reduce dioxins caused by fluctuations in combustion load. In addition, by controlling the amount of CH 4 , NO, and CO 2 generated, real-time control of reburning reduction becomes possible.
【0063】(家庭用給湯器への応用) ・異常燃焼のセンサ ガス漏れや燃焼の不安定性のモニタリングが可能であ
り、COやNOの排出が増大し異常燃焼が起きたときの
センサとして利用できる。(Application to domestic water heater)-Abnormal combustion sensor Monitoring of gas leakage and combustion instability is possible, and it can be used as a sensor when abnormal combustion occurs due to an increase in CO and NO emissions. .
【0064】(環境計測への応用) ・航空機排気ガスの大気への影響調査 航空機から排出される高温ガスによって生成されるNO
X 、CO2 などの大気に与える影響を調べることができ
る。従来の計測器では時間応答性が悪く、また、装置の
大きさなどの問題から、実機に搭載しての計測はきわめ
て難しかったが、この発明の計測システムは、小型、ロ
バストであるので、実機での計測が可能になり、In−
flightの計測システムの開発も可能になる。(Application to Environmental Measurement)-Investigation of the Effect of Aircraft Exhaust Gas on the Atmosphere NO generated by high-temperature gas discharged from aircraft
The influence on the atmosphere, such as X and CO 2 , can be examined. Conventional measuring instruments had poor time response, and it was extremely difficult to measure them on actual equipment due to problems such as the size of the equipment.However, the measuring system of the present invention is small and robust, Measurement is possible, and In-
The development of a flight measurement system is also possible.
【0065】(ガスリークセンサへの応用) ・缶からのCO2 のリークセンサ 図17に示すように、ビールの缶66からのリークセン
サとして応用することができる。従来の計測法では、ビ
ール缶66から漏れる僅かなガスを検知することが困難
であったが、この発明の計測システムでは、高速のリア
ルタイム計測が能であるため、製造過程においてビール
工場のベルトコンベア67上でリークのある不良品を検
出することができる。(Application to Gas Leak Sensor) A leak sensor for CO 2 from a can, as shown in FIG. 17, can be applied as a leak sensor from a beer can 66. With the conventional measurement method, it was difficult to detect a small amount of gas leaking from the beer can 66. However, the measurement system of the present invention is capable of high-speed real-time measurement. A defective product having a leak can be detected on the display 67.
【0066】[0066]
【発明の効果】この発明の半導体レーザ分光法を用いた
温度・濃度・化学種の高速計測方法および計測システム
は、燃焼場に存在する燃料や燃焼ガスの温度・濃度・化
学種を数10kHz以上の高時間分解能で時系列計測を
行うことができる。また、装置全体の構成がコンパクト
であり、多岐の分野において好適に実施することができ
る。The method and system for high-speed measurement of temperature, concentration, and chemical species using semiconductor laser spectroscopy according to the present invention are capable of measuring the temperature, concentration, and chemical species of fuel and combustion gas present in a combustion field over several tens of kHz. Time series measurement can be performed with high time resolution. Further, the configuration of the entire apparatus is compact, and can be suitably implemented in various fields.
【図1】この発明の半導体レーザ分光法を用いた温度・
濃度・化学種の高速計測方法および計測システムの概念
図である。FIG. 1 is a graph showing the temperature and temperature using the semiconductor laser spectroscopy of the present invention.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a high-speed concentration / chemical species measurement method and measurement system.
【図2】前記計測システムの実際の構成を概略的に示す
図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an actual configuration of the measurement system.
【図3】(A),(B)は2波長を用いて計測する場合
の説明図で、(A)は構成図、(B)はレーザ光の発振
状態を示す図であり、(C),(D)はn波長を用いて
計測する場合の説明図で、(C)は構成図、(D)はレ
ーザ光の発振状態を示す図である。FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams in the case of measurement using two wavelengths, FIG. 3A is a configuration diagram, FIG. 3B is a diagram showing a laser beam oscillation state, and FIG. , (D) are explanatory diagrams in the case of measurement using n wavelengths, (C) is a configuration diagram, and (D) is a diagram showing an oscillation state of laser light.
【図4】2波長を用いて計測する場合の他の構成図であ
る。FIG. 4 is another configuration diagram when measurement is performed using two wavelengths.
【図5】二つの吸収線の吸収度比と温度との関係を説明
するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the absorbance ratio of two absorption lines and temperature.
【図6】吸収度比の温度依存性を説明するための図であ
る。FIG. 6 is a diagram for explaining the temperature dependence of the absorbance ratio.
【図7】前記計測システムの他の構成例を概略的に示す
図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing another configuration example of the measurement system.
【図8】セル窓の汚れのモニタリングを説明するための
図である。FIG. 8 is a diagram illustrating monitoring of dirt on a cell window.
【図9】この発明の測定原理を説明するための図であ
る。FIG. 9 is a diagram for explaining the measurement principle of the present invention.
【図10】CO2 の吸収線の分布を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a distribution of absorption lines of CO 2 .
【図11】波長掃引方法を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a wavelength sweep method.
【図12】狭い範囲の波長掃引による吸収のピークの検
出方法を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a method of detecting an absorption peak by wavelength sweeping in a narrow range.
【図13】上記計測システムのプローブを自動車エンジ
ンに設置した例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example in which a probe of the measurement system is installed on an automobile engine.
【図14】前記プローブをエンジン気筒に設置した例を
示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example in which the probe is installed in an engine cylinder.
【図15】前記プローブを排気管に設置した例を示す図
である。FIG. 15 is a diagram showing an example in which the probe is installed in an exhaust pipe.
【図16】前記プローブをEGRに設置した例を示す図
である。FIG. 16 is a diagram showing an example in which the probe is installed in an EGR.
【図17】前記プローブをビール缶におけるガスのリー
クセンサとして用いた例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example in which the probe is used as a gas leak sensor in a beer can.
1,2…半導体レーザ。 1, 2,... Semiconductor lasers.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 397047718 池田 裕二 兵庫県神戸市灘区篠原台5−1−1207 (71)出願人 593036165 西華産業株式会社 東京都千代田区丸の内三丁目3番1号 (72)発明者 中島 健 兵庫県宝塚市売布山手町3−19 (72)発明者 池田 裕二 兵庫県神戸市灘区篠原台5番1−1207号 (72)発明者 宮▲崎▼ 和宏 兵庫県三田市武庫が丘5丁目2番地E棟 402号 Fターム(参考) 2G059 AA01 BB01 CC04 CC05 CC09 DD12 EE01 EE12 FF10 GG01 GG02 GG03 GG09 HH01 HH06 JJ13 JJ17 KK01 LL03 MM01 MM17 NN01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (71) Applicant 397047718 Yuji Ikeda 5-1-1207 Shinoharadai, Nada-ku, Kobe, Hyogo (71) Applicant 593036165 Seika Sangyo Co., Ltd. 3-3-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Ken Nakajima 3-19 Mefuyamate-cho, Takarazuka-shi, Hyogo (72) Inventor Yuji Ikeda 51-1207 Shinoharadai, Nada-ku, Kobe-shi, Hyogo (72) Inventor Miya ▲ saki ▼ Kazuhiro Hyogo 5F-2, Mukogaoka, Mita-shi E Building No. 402 F-term (Reference) 2G059 AA01 BB01 CC04 CC05 CC09 DD12 EE01 EE12 FF10 GG01 GG02 GG03 GG09 HH01 HH06 JJ13 JJ17 KK01 LL03 MM01 MM17 NN01
Claims (7)
光ファイバとを介して被測定ガスに照射するとともに、
前記レーザ光の波長掃引を行うようにしたことを特徴と
する半導体レーザ分光法を用いた温度・濃度・化学種の
高速計測方法。A laser beam of about 2 μm is irradiated on a gas to be measured via an isolator and an optical fiber,
A high-speed measurement method of temperature, concentration, and chemical species using semiconductor laser spectroscopy, wherein the wavelength sweep of the laser light is performed.
ケンシャルに発振させるようにした請求項1に記載の半
導体レーザ分光法を用いた温度・濃度・化学種の高速計
測方法。2. The high-speed measurement method of temperature, concentration, and chemical species using semiconductor laser spectroscopy according to claim 1, wherein laser beams having two or more different wavelengths are sequentially oscillated.
ように発振させるようにした請求項1に記載の半導体レ
ーザ分光法を用いた温度・濃度・化学種の高速計測方
法。3. The high-speed measurement method of temperature, concentration, and chemical species using semiconductor laser spectroscopy according to claim 1, wherein laser beams having two different wavelengths are oscillated so as to face each other.
適の波長を用いるようにした請求項1に記載の半導体レ
ーザ分光法を用いた温度・濃度・化学種の高速計測方
法。4. The high-speed measurement method for temperature, concentration, and chemical species using semiconductor laser spectroscopy according to claim 1, wherein the optimum wavelength is used in each of a high-temperature region and a low-temperature region.
うようにした請求項1に記載の半導体レーザ分光法を用
いた温度・濃度・化学種の高速計測方法。5. The high-speed measurement method of temperature, concentration, and chemical species using semiconductor laser spectroscopy according to claim 1, wherein baseline interpolation is performed in the signal processing.
ることにより外乱を補償するようにした請求項1に記載
の半導体レーザ分光法を用いた温度・濃度・化学種の高
速計測方法。6. The high-speed measurement method of temperature, concentration, and chemical species using semiconductor laser spectroscopy according to claim 1, wherein disturbance is compensated by using two or more laser beams having different wavelengths.
光ファイバとを介して被測定ガスに照射するとともに、
前記レーザ光の波長掃引を行うようにしたことを特徴と
する半導体レーザ分光法を用いた温度・濃度・化学種の
高速計測システム。7. A measurement target gas is irradiated with a laser beam of about 2 μm via an isolator and an optical fiber,
A high-speed temperature, concentration, and chemical species measurement system using semiconductor laser spectroscopy, wherein the wavelength sweep of the laser light is performed.
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---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4038631B2 (en) |
Cited By (50)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002181705A (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-26 | Japan Science & Technology Corp | Spectroscopic measuring instrument |
RU2265826C2 (en) * | 2004-02-16 | 2005-12-10 | Институт радиотехники и электроники РАН | Gas concentration fiber-optic transducer |
JP2006227003A (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-31 | General Electric Co <Ge> | Method and system of optical detection for polyphase combustion system |
JP2006250878A (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Hideichiro Hirai | Optical measurement method and optical measurement apparatus |
WO2006118347A1 (en) | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas analyzer |
JP2006337068A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas analysis method and exhaust gas analyzer |
JP2006337326A (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas analyzer and exhaust gas analysis method |
JP2006343293A (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas analyzer |
JP2007040891A (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | Gas analyzer |
JP2007040887A (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | Gas analyzer |
JP2007218844A (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Hitachi Cable Ltd | Optical multi-gas concentration detection method and apparatus |
JP2007534983A (en) * | 2004-03-31 | 2007-11-29 | ゾロ テクノロジーズ,インコーポレイティド | Optical mode noise averaging device |
JP2007322385A (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Toyota Motor Corp | Gas analyzer and sensor unit in gas analyzer |
JP2007333655A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Ono Sokki Co Ltd | Gas analyzer |
JP2008102007A (en) * | 2006-10-18 | 2008-05-01 | Toyota Motor Corp | Gas analyzer |
JP2008513755A (en) * | 2004-09-15 | 2008-05-01 | ヴァイサラ オーワイジェー | Method for improving optical measurement of gas concentration |
JP2008128708A (en) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Fujifilm Corp | Optical tomographic imaging system |
JP2008145188A (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fujifilm Corp | Optical tomographic imaging system |
JP2008145187A (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fujifilm Corp | Optical tomographic imaging system |
JP2008249735A (en) * | 2008-07-17 | 2008-10-16 | Anritsu Corp | Gas sensor |
JP2009510480A (en) * | 2005-10-04 | 2009-03-12 | ゾロ テクノロジーズ,インコーポレイティド | Calibration of two-line gas spectroscopy |
JP2009156815A (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas concentration measurement device and gas concentration measurement method |
JP2009162762A (en) * | 2003-03-31 | 2009-07-23 | Zolo Technologies Inc | Method and apparatus for monitoring and control of combustion |
JP2009174990A (en) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Nec Corp | Gas-measuring device and gas-measuring method |
JP2009203874A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Toyota Motor Corp | Gas concentration measuring method and gas concentration measuring instrument in internal combustion engine |
JP2009222527A (en) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas concentration measuring method and apparatus |
JP2009243968A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas analyzer and analyzing method |
JP2009264814A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Laser type gas analyzer for multi-component |
JP2010164480A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Yokogawa Electric Corp | Laser gas analyzer |
US7787728B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-08-31 | Zolo Technologies, Inc. | Optical mode noise averaging device |
WO2010080892A3 (en) * | 2009-01-09 | 2010-09-02 | Zolo Technologies, Inc. | Method and apparatus for monitoring combustion properties in an interior of a boiler |
US7926332B2 (en) * | 2005-12-28 | 2011-04-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas analyzer and exhaust gas analyzing method |
US7936460B2 (en) | 2006-05-31 | 2011-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sensor unit in exhaust gas analyzer |
US8085404B2 (en) | 2006-08-23 | 2011-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gas analyzer and gas analyzing method |
JP2012057623A (en) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | General Electric Co <Ge> | Hot gas temperature measurement in gas turbine using tunable diode laser |
JP2012108156A (en) * | 2012-02-29 | 2012-06-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas concentration measurement method and device |
KR101169764B1 (en) | 2010-10-15 | 2012-07-30 | (주)쎄미시스코 | Real time monitoring system of process chamber |
JP2014010092A (en) * | 2012-07-02 | 2014-01-20 | Shimadzu Corp | Gas analyzer |
JP2014102140A (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Fuji Electric Co Ltd | Laser type oxygen gas analyzer |
US8786857B2 (en) | 2009-08-10 | 2014-07-22 | Zolo Technologies, Inc. | Mitigation of optical signal noise using a multimode transmit fiber |
EP2781900A1 (en) | 2013-03-21 | 2014-09-24 | Horiba, Ltd. | Thermometer |
JP2015176072A (en) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | Nttエレクトロニクス株式会社 | Mid-infrared laser beam generation device, gas detection device, mid-infrared laser beam generation method, and gas detection method |
JP2015227828A (en) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | 富士電機株式会社 | Laser type oxygen analyzer |
JP2016503904A (en) * | 2013-01-23 | 2016-02-08 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | Small tunable laser spectrometer for trace gas detection |
US9366621B2 (en) | 2012-04-19 | 2016-06-14 | Zolo Technologies, Inc. | In-furnace retro-reflectors with steerable tunable diode laser absorption spectrometer |
JP2016111068A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 株式会社堀場エステック | Decomposition detector, concentration measurement device, and concentration controller |
CN109270013A (en) * | 2018-11-28 | 2019-01-25 | 润电能源科学技术有限公司 | Multidimensional burning gas temperature and multicomponent concentration measuring method and system in a kind of furnace |
CN115032174A (en) * | 2022-08-09 | 2022-09-09 | 清华大学合肥公共安全研究院 | Gas concentration measuring device with automatic temperature compensation function, method and microprocessor |
CN117428302A (en) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 苏芯物联技术(南京)有限公司 | Intelligent dynamic control method and system for air supply flow rate of welded pipeline |
JP7570417B2 (en) | 2019-12-20 | 2024-10-21 | チューナブル エーエス | MEASURING INSTRUMENT FOR RECEIVING A MEASURING CELL FOR OPTICAL MEASUREMENT OF GASES - Patent application |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5796701A (en) * | 1995-06-23 | 1998-08-18 | Sony Corporation | Optical pickup and opto-magnetic signal reproducing apparatus |
CA2901207C (en) | 2014-08-27 | 2022-11-22 | General Electric Company | System and method for dissolved gas analysis |
CN104280362B (en) * | 2014-09-22 | 2017-04-05 | 合肥工业大学 | A kind of superheated vapor laser spectrum on-line detecting system |
-
1998
- 1998-08-28 JP JP24364398A patent/JP4038631B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (63)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002181705A (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-26 | Japan Science & Technology Corp | Spectroscopic measuring instrument |
JP2010044088A (en) * | 2003-03-31 | 2010-02-25 | Zolo Technologies Inc | Method and system for monitoring and control of combustion |
JP2013007753A (en) * | 2003-03-31 | 2013-01-10 | Zolo Technologies Inc | Method and system for monitoring and control of combustion |
JP2009162762A (en) * | 2003-03-31 | 2009-07-23 | Zolo Technologies Inc | Method and apparatus for monitoring and control of combustion |
US7729566B2 (en) | 2003-03-31 | 2010-06-01 | Zolo Technologies, Inc. | Method for the monitoring and control of a process |
RU2265826C2 (en) * | 2004-02-16 | 2005-12-10 | Институт радиотехники и электроники РАН | Gas concentration fiber-optic transducer |
JP2007534983A (en) * | 2004-03-31 | 2007-11-29 | ゾロ テクノロジーズ,インコーポレイティド | Optical mode noise averaging device |
US7787728B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-08-31 | Zolo Technologies, Inc. | Optical mode noise averaging device |
JP2008513755A (en) * | 2004-09-15 | 2008-05-01 | ヴァイサラ オーワイジェー | Method for improving optical measurement of gas concentration |
EP1703206A2 (en) * | 2005-02-08 | 2006-09-20 | The General Electric Company | Method and apparatus for the optical detection of multi-phase combustion products |
JP2006227003A (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-31 | General Electric Co <Ge> | Method and system of optical detection for polyphase combustion system |
JP2006250878A (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Hideichiro Hirai | Optical measurement method and optical measurement apparatus |
WO2006118347A1 (en) | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas analyzer |
JPWO2006118347A1 (en) * | 2005-04-28 | 2008-12-18 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas analyzer |
JP4673887B2 (en) * | 2005-04-28 | 2011-04-20 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas analyzer |
US8208143B2 (en) | 2005-04-28 | 2012-06-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas analyzer |
JP2006337068A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas analysis method and exhaust gas analyzer |
JP2006337326A (en) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas analyzer and exhaust gas analysis method |
JP2006343293A (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas analyzer |
JP2007040887A (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | Gas analyzer |
JP2007040891A (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | Gas analyzer |
JP2009510480A (en) * | 2005-10-04 | 2009-03-12 | ゾロ テクノロジーズ,インコーポレイティド | Calibration of two-line gas spectroscopy |
US7926332B2 (en) * | 2005-12-28 | 2011-04-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas analyzer and exhaust gas analyzing method |
JP2007218844A (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Hitachi Cable Ltd | Optical multi-gas concentration detection method and apparatus |
US7936460B2 (en) | 2006-05-31 | 2011-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Sensor unit in exhaust gas analyzer |
JP2007322385A (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Toyota Motor Corp | Gas analyzer and sensor unit in gas analyzer |
JP2007333655A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Ono Sokki Co Ltd | Gas analyzer |
US8085404B2 (en) | 2006-08-23 | 2011-12-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gas analyzer and gas analyzing method |
JP2008102007A (en) * | 2006-10-18 | 2008-05-01 | Toyota Motor Corp | Gas analyzer |
JP2008128708A (en) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Fujifilm Corp | Optical tomographic imaging system |
JP2008145187A (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fujifilm Corp | Optical tomographic imaging system |
JP2008145188A (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Fujifilm Corp | Optical tomographic imaging system |
JP2009156815A (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas concentration measurement device and gas concentration measurement method |
JP2009174990A (en) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Nec Corp | Gas-measuring device and gas-measuring method |
JP2009203874A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Toyota Motor Corp | Gas concentration measuring method and gas concentration measuring instrument in internal combustion engine |
JP2009222527A (en) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas concentration measuring method and apparatus |
JP2009243968A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas analyzer and analyzing method |
JP2009264814A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Laser type gas analyzer for multi-component |
JP2008249735A (en) * | 2008-07-17 | 2008-10-16 | Anritsu Corp | Gas sensor |
CN102308150A (en) * | 2009-01-09 | 2012-01-04 | 佐勒技术公司 | Method and apparatus for monitoring combustion properties in an interior of a boiler |
JP2012514755A (en) * | 2009-01-09 | 2012-06-28 | ゾロ テクノロジーズ,インコーポレイティド | MONITORING METHOD AND MONITORING DEVICE FOR MONITORING COMBUSTION CHARACTERISTICS IN INTERIOR SPACE |
WO2010080892A3 (en) * | 2009-01-09 | 2010-09-02 | Zolo Technologies, Inc. | Method and apparatus for monitoring combustion properties in an interior of a boiler |
US8786856B2 (en) | 2009-01-09 | 2014-07-22 | Zolo Technologies, Inc. | Method and apparatus for monitoring combustion properties in an interior of a boiler |
JP2010164480A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Yokogawa Electric Corp | Laser gas analyzer |
US8786857B2 (en) | 2009-08-10 | 2014-07-22 | Zolo Technologies, Inc. | Mitigation of optical signal noise using a multimode transmit fiber |
JP2012057623A (en) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | General Electric Co <Ge> | Hot gas temperature measurement in gas turbine using tunable diode laser |
KR101169764B1 (en) | 2010-10-15 | 2012-07-30 | (주)쎄미시스코 | Real time monitoring system of process chamber |
JP2012108156A (en) * | 2012-02-29 | 2012-06-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas concentration measurement method and device |
US9366621B2 (en) | 2012-04-19 | 2016-06-14 | Zolo Technologies, Inc. | In-furnace retro-reflectors with steerable tunable diode laser absorption spectrometer |
JP2014010092A (en) * | 2012-07-02 | 2014-01-20 | Shimadzu Corp | Gas analyzer |
JP2014102140A (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Fuji Electric Co Ltd | Laser type oxygen gas analyzer |
JP2016503904A (en) * | 2013-01-23 | 2016-02-08 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | Small tunable laser spectrometer for trace gas detection |
EP2781900A1 (en) | 2013-03-21 | 2014-09-24 | Horiba, Ltd. | Thermometer |
US9506807B2 (en) | 2013-03-21 | 2016-11-29 | Horiba, Ltd. | Optical gas temperature sensor |
JP2015176072A (en) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | Nttエレクトロニクス株式会社 | Mid-infrared laser beam generation device, gas detection device, mid-infrared laser beam generation method, and gas detection method |
JP2015227828A (en) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | 富士電機株式会社 | Laser type oxygen analyzer |
JP2016111068A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 株式会社堀場エステック | Decomposition detector, concentration measurement device, and concentration controller |
CN109270013A (en) * | 2018-11-28 | 2019-01-25 | 润电能源科学技术有限公司 | Multidimensional burning gas temperature and multicomponent concentration measuring method and system in a kind of furnace |
JP7570417B2 (en) | 2019-12-20 | 2024-10-21 | チューナブル エーエス | MEASURING INSTRUMENT FOR RECEIVING A MEASURING CELL FOR OPTICAL MEASUREMENT OF GASES - Patent application |
US12222244B2 (en) | 2019-12-20 | 2025-02-11 | Tunable As | Cavity for gas measurements |
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